Scratch编程教学培养小学生计算思维的方法探究

【摘要】计算思维作为小学信息技术课程的核心素养之一，也是学生成长所要掌握的能力，因此加强计算思维的培养，对小学信息技术教师而言意义重大。本文概述计算思维的基本内涵、小学Scratch编程教学的现状，提出小学Scratch编程教学培养学生计算思维的三个方法：建立模型，培养学生简约思维能力;降低难度，培养学生转化思维能力;纠错改正，培养学生启迪思维能力。【关键词】计算思维;小学信息技术;Scratch编程;教学方法计算思维也被称作“算法思维”，具体指利用计算机科学的基本理论概念，展开问题求解、系统设计、人类行为理解等涉及计算机科学深度的一系列思维活动。2008年，专家对其定义进行进一步界定，即计算思维具有概念化特征，不能限定在计算机学习与编程语言研发之中;计算思维属于一个合理思考辩证逻辑的过程，并非是机械定势反复操作行为;计算思维是人类大脑思维模式，不是常规的计算机运作方式。编程教学作为计算思维培养的主要路径，在小学阶段，教师利用Scratch编程工具展开教学，能够培养学生的问题解决能力，促进学生计算思维的发展。小学Scratch编程教学现状在小学Scratch编程教学中，培养学生的计算思维，需要夯实学生的学习基础，随后在知识探究中，展开思考、建模与实践，最终践行创新思维。简单来讲，学生运用计算机技术手段，形成一定的计算理解，采取有效方式，找寻有效的问题解决方法，在此期间所形成的思维活动，就是计算思维。如今，在小学Scratch编程教学指导中，仍存在“教师讲，学生模仿”的实际现象。学生的学习体验感、学习成就感不足，缺少自主探究的机会，难以感受到Scratch編程学习的乐趣。学生无法掌握可行的Scratch编程学习方法，就会限制学生计算思维的发展。为此，小学信息技术学科教师需根据学生的兴趣爱好、学习基础，改变固有的教学方式，为学生提供独立思考、合作学习的机会，培养学生的计算思维能力，促进学生全面发展。小学Scratch编程教学培养学生计算思维的有效方法1.建立模型，培养学生简约思维能力计算思维培养的目的是提高学生问题解决能力，而问题解决的关键之一是明确问题。在小学Scratch编程教学中，抽象性特点显著，教师需要重视简约思维的培养，把容易理解的生活场景与学科知识相互融合，通过分析与实践，引导学生建立简单的问题模型，为培养学生计算思维奠定良好基础。教师在Scratch编程教学中，可根据学生的认知规律、学习基础、接受能力，把Scratch编程的学习与学生实际生活相互结合。例如，为了培养学生的简约思维，促进学生计算思维发展，教师在Scratch编程教学中，可以为学生精心创设“趣味赛道小车”的教学内容，引导学生观看世界级别的四驱车比赛视频片段，牢牢吸引学生的目光，并激发学生的学习能动性。教师根据学生玩过四驱车的亲身经历，向学生提出“四驱车在行驶中是前轮发力还是后轮发力？”“四驱车如果改成二驱车，在行驶中会有哪些变化？”“如何使赛车不偏离轨道行驶？”“影响赛车在赛道中行进的因素有哪些？”“在编程中如何实现赛车到达目的地的检测呢？”等问题，激发学生的表达欲望，使学生进一步了解编程对象运动特点，帮助学生扫清思维障碍。师生共同讨论总结小车智能化运作问题的解决方法（表1），让学生了解学习任务，从而认识到本节课不单单是学习Scratch编程设计，还要参与到社会热点话题讨论之中，即智能化汽车设计研究。在进行编程课程设计的过程中，教师可以使用STEM86平台中的内容，如“计算机初级思维”课件，利用课件中的应用题、数字、几何以及计算机知识，帮助学生掌握简单应用题的解题思路，加深学生对数学的理解，初步了解计算与几何的定义和简单题目的解答，通过由易到难的知识模块，实现对学生思维的有效培养。在分析动作效果时，教师要重视学生自然语言描绘的规范练习，加深学生对循环控制结构、选择控制结构、顺序控制结构等不同算法的了解。通过学习任务单（图1），学生的学习思维更加清晰，所要完成的每个操作步骤也十分有条理，简约思维也获得良好提升。图1

学习任务单2.降低难度，培养学生转化思维能力计算思维的实质就是抽象化与自动化。只有当学生了解“做什么”后，才能使计算机知道“如何做”。教师可以利用聚焦指令、角色带入等方式，把难懂的问题逐一解决，才能使其转变成可利用计算机解决的方式（图2），促进学生计算思维的发展。在小学Scratch编程教学中，针对新指令块的学习理解常常是教学的重难点，设计活动突破教学的难点，提高教学的有效性，非常重要。图2

问题与指令的转换如在设计“趣味赛道小车”一课时，教师可根据小车在赛道中智能行驶的情况，利用“颜色……碰到颜色……”的指令块加以判定。教师通过引导学生观察赛道背景图的变化情况，为学生安排“对封闭赛、赛道外侧背景与内侧背景颜色变化情况展开观察”“判定小车要返回赛道的实际情况”“找出让小车判断此返回赛道的指令块”等学习任务。如此一来，教师就可逐渐引导学生抽丝剥茧般把小车所需返回赛道前的判断转变成左前轮碰撞外侧颜色、右前轮碰撞赛道内侧颜色的不同状态，同时发现判断该程序指令块为侦测类别中“颜色……碰到颜色……”，即利用聚焦指令，可准确表达出转化成抽象的指令块。学生的学习理解难度进一步降低，学生的转化思维能力、计算思维得到发展。3.纠错改正，培养学生启迪思维能力在小学Scratch编程教学指导中，当脚本搭建完成后，需对程序运作是否与预期相一致进行检查，故而纠错改正成为教学的重点。因Scratch编程系统的特点，学生常常出现隐蔽性显著的逻辑错误。为此，教师可运用“假设—求证”的启迪思维训练方式，其中“假设”主要针对程序调试期间所观察的非预期现象加以启迪，引导学生猜想可能形成的问题;而“求证”主要对容易形成问题的要素加以启迪，让学生在排除其他影响的情况下进行适当调试，将相关怀疑对象一一排除，直到程序调试达到预期效果。如教师针对“小车冲出赛道”这一错误现象，引导学生猜测相关影响因素，并对因素进行逐一验证。有的学生认为“小车冲出赛道是由于车速过快导致的”，还有的学生认为“小车冲出赛道与旋转方向错误有关”。为此，教师在分析“车速过快”这一影响因素时，要求学生把“移动10步”指令块参数逐步下调直至“移动1步”，让小车在赛道中的速度逐渐变慢，从而验证车速与小车冲出赛道是否有关。为实现对学生思维的全面把控，实现对学生思维的启迪，教师可以利用STEM86平台将教学课件提供给学生，引导学生进行自主假设学习，并利用平台的作品提交功能，鼓励学生将自己的编程作品提交。教师在批阅学生作品之后能够更好地发现学生思维中存在的错误，并及时纠正，最终达到良好的教学效果。教师在教学中要注重培养学生的信息素养，使学生具备计算思维、创造性思维能力与知识